复合式集尘装置的制作方法

本发明涉及一种复合式集尘装置，更详细而言，涉及一种附着在行驶的车辆且通过惯性集尘部和电集尘部来捕集灰尘的复合式集尘装置。

[对于国家支援研究开发的说明]

本研究是在韩国科学技术研究院的主管下，得到韩国国土交通部铁路技术研究(电动车附着型城市铁路隧道污染物去除技术开发)事业单位(国土交通科学技术振兴院，课题识别编号：1615007773)的支援而进行的。

背景技术：

每年都会强调空气污染的严重性以及危险性。尤其是，近年来对于致癌危险性高的细微灰尘的警惕心也在增加。对于这种空气污染问题，不仅仅是室外，室内也不能被作为例外。

为了有效使用空间，城市铁道的大部分线路被埋设在地下。埋设在地下的隧道是与外部隔绝的封闭式空间。在电动车运行时，由于导轨和车轮的摩擦等而导致大量的灰尘向隧道空气中飞散，这成为严重污染隧道空气质量的原因。

这种隧道空气中的悬浮灰尘会通过设置在电动车的空调设备的外气导入口或者出入门等的缝隙而侵入客车内部。虽然在外气导入口设置过滤器等而除去悬浮灰尘，但由于集尘效率不高，大量灰尘会流入内部。另外，为了冷却附着在电动车下部的逆变器而使隧道空气流入，但悬浮在空气中的灰尘沉淀在热交换器处，这成为逆变器故障的主要原因。

为了解决这种问题，在现有技术中，选择定期运行清扫隧道的清扫车辆或者在隧道设置大型集尘装置对悬浮灰尘进行集尘。然而，在采用清扫车辆的情况下，由于昂贵，所以车辆数较少，由于是使灰尘悬浮而吸入的清扫方式，所以移动速度相当慢，而且只能在电动车不运行的夜晚时间工作，难以有效清扫城市铁道的全部路线。另外，在采用设置在隧道的集尘装置的情况下，由于位置被固定，所以集尘效果所波及的范围不宽。因此，为了解决这种问题，需要在移动的电动车附着集尘装置而时常除去隧道内的细微灰尘。

另一方面，由于电动车需要在每个站停车，所以电动车的运行速度由加速、匀速、减速和停止模式构成。由于被电动车的运行引导的电动车下部的流速不是固定的，而是变化的，所以需要与电动车的运行模式无关地能够发挥一定的集尘性能的集尘装置。

专利文献：韩国专利公开公报第10-2010-0100329号(2010.9.15)

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种复合式集尘装置，为了使车辆的行驶速度对集尘性能造成的影响最小化，而将高流速下集尘性能优异的惯性集尘部和低流速下集尘性能优异的电集尘部以一列安装在车辆下部，使得在多种流速下也能够以高集尘效率捕集灰尘。

本发明的课题并不限于上文中提及的课题，没有提及的其它课题也能通过下文中的描述而使本领域技术人员明确地理解。

为了解决上述课题的根据本发明的一实施例的附着在车辆的复合式集尘装置，包括：中空的主体，该中空的主体形成有空气入口和空气出口；惯性集尘部，该惯性集尘部搅乱流入所述主体的内部的空气的流动方向而捕集无法跟随空气的流动的灰尘；以及电集尘部，该电集尘部相对于空气流入方向与上述惯性集尘部串联配置，使流入上述主体的内部的空气中的灰尘带电而进行捕集。

根据本发明的一实施例，上述惯性集尘部形成使空气以锯齿形移动的流路，并且包括对在空气通过所述流路移动的期间无法跟随流动而下落的灰尘进行捕集的集尘板。

根据本发明的一实施例，所述惯性集尘部包括多个副过滤器，该副过滤器包括相互对置的两个隔壁、以及将所述两个隔壁的一侧端部相互连结的阻断壁，上述多个副过滤器被构成为：与所述阻断壁对置地敞开的开口部被配置为相互对置，并且上述两个隔壁中的一个隔壁插入于另一个副过滤器的开口部而形成上述流路，由此使包含在空气中的灰尘与上述阻断壁发生碰撞。

根据本发明的一实施例，上述惯性集尘部可以包括：多个叶片，上述多个叶片分别相对于空气的流入方向构成规定角度地倾斜配置，并串联排列；以及集尘桶，该集尘桶的局部向上述空气入口侧敞开，供与上述叶片碰撞的灰尘随着空气流动流入其中。

根据本发明的一实施例，上述惯性集尘部可以包括：气旋躯体，该气旋躯体具有上述空气入口侧的宽度小并随着朝向上述空气出口侧宽度逐渐增大的流线型的形状；气旋翼部，该气旋翼部从上述气旋躯体的外壁向外侧突出，并相对于空气流入方向以螺旋形延伸；以及气旋集尘桶，该气旋集尘桶的端部与上述气旋翼部的上述空气出口侧相邻。

根据本发明的一实施例，上述电集尘部可以具备：多个电集尘板，上述多个电集尘板被重叠配置成在与空气流入方向垂直的方向上形成电场；以及放电线或者放电板，该放电线或者放电板被配置在上述多个电集尘板中的相邻的两个电集尘板之间。

根据本发明的一实施例，上述电集尘部可以具备多个放电线，上述多个放电线相互分隔并与上述电集尘板平行地排列。

根据本发明的一实施例，可以在上述电集尘部的前方侧，沿与空气流入方向垂直的方向交替配置放电线与接地板或者放电板与接地板，在上述电集尘部的后方侧，沿与空气流入方向垂直的方向配置形成电场的多个电集尘板。

根据本发明的一实施例，上述接地板可以具有与上述放电线或者放电板相互不同的极性，相邻的两个上述电集尘板具有相互不同的极性。

根据本发明的一实施例，还可以包括吸入部，该吸入部位于上述空气入口侧，并且形成为随着朝向上述空气出口侧而剖面面积减少。

根据本发明的一实施例，上述惯性集尘部配置在上述电集尘部的前方。

根据本发明的一实施例，还可以包括排风机，该排风机配置在上述空气出口侧，将上述主体的内部的空气向外部排出。

根据本发明的一实施例，上述主体可以安装在车辆下部。

根据本发明，同时具备随着车辆的行驶速度的变化而在低速范围和高速范围分别具有高集尘效率的惯性集尘部和电集尘部，由此在与车辆行驶的同时执行集尘，从而能够减少悬浮灰尘的浓度，改善空气质量。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的复合式集尘装置的示意性的侧视图。

图2是图1的复合式集尘装置的惯性集尘部的示意性的侧剖面图。

图3是根据本发明的第二实施例的复合式集尘装置的惯性集尘部的示意性的侧剖面图。

图4是本发明的第三实施例所涉及的复合式集尘装置的惯性集尘部的示意性的侧剖面图。

图5a是图1的复合式集尘装置的电集尘部的示意性的侧剖面图及主剖面图。

图5b是图1的复合式集尘装置的变形实施例所涉及的电集尘部的示意性的侧剖面图。

图6a是根据本发明的第二实施例的复合式集尘装置的电集尘部的示意性的侧剖面图及主剖面图。

图6b是根据本发明的第二实施例的复合式集尘装置的变形实施例所涉及的电集尘部的示意性的侧剖面图。

图7是示出根据通过图1的惯性集尘部捕集的灰尘的大小的、集尘效率的图表。

图8是示出根据通过图1的电集尘部捕集的灰尘的大小的集尘效率的图表。

图9是示出根据通过图1的复合式集尘装置捕集的灰尘的大小的、集尘效率的图表。

图10是示出流入图1的复合式集尘装置的空气的根据时间的速度变化的一例的图表。

附图标记说明

110、210、310：主体；111：空气入口；112：空气出口；120：吸入部；130、230、330：惯性集尘部；132：叶片；133：集尘桶；232：副过滤器；233：隔壁；234：阻断壁；235：集尘板；236：飞扬防止台；331：气旋躯体；332：气旋翼部；333：气旋集尘桶；140、240：电集尘部；141、241：放电线；142、242：电集尘板；243：接地板；144、244：放电板；150：排出部；100：复合式集尘装置。

具体实施方式

对于本发明的优点及特征、还有达成这些的方法，能够通过与随附的附图一同参照在下文中详细描述的实施例来加以明确。但是，本发明并不限于下文中公开的实施例，能够以其它多种方式实现，本实施例仅仅是为了使本发明更加完整地公开并向本发明所述技术领域中持有常规知识的人完整地传递发明范围而提供的，并且本发明仅被权利要求书所限定。

在为了说明本发明的实施例的附图中公开的形状、大小、比例、角度、个数等是示例性的，因此本发明并不限于图示的事项。另外，在说明本发明时，在判断为对于相关公知技术的具体说明会不必要地导致本发明的主旨不明确的情况下，省略对其的详细说明。在本说明书中提及的“包括”、“具有”、“构成”等被使用的情况下，只要没有使用“仅”，便可以增加其它部分。在以单数表现构成要素的情况下，只要没有特别的明确记载事项，就包括包含多个的情况。

在解释构成要素时，应解释成即使没有单独的明确记载也包括误差范围。

在属于对位置关系的说明的情况下，例如，“在～上”、“在～上部”、“在～下部”、“在～旁边”等说明两个部分的位置关系的情况下，只要没有使用“紧挨”或者“直接”，一个以上的其它部分就可以位于以上的两个部分之间。

被称为元件(elements)或者层不同的元件或者层“上”(on)的情况将紧挨着其它元件而位于上方或者中间夹设有其它层或者其它元件的情况全部包括在内。在整篇说明书中，相同附图标记是指相同构成要素。

虽然第一、第二等用语被用于描述多种构成要素，但这些构成要素当然不会被这些用语所限制。这些用语仅仅是为了区分一个构成要素与另一个构成要素而使用的。因此，在下文中提及的第一构成要素在本发明的技术构思范围内当然也可以是第二构成要素。

附图中出现的各构成的大小及厚度是为了便于说明而示出的，并非一定限于本发明图示的构成的大小及厚度。

本发明的几个实施例的各个特征可以在部分上或者整体上相互结合或者组合，正如本领域技术人员能够充分理解，可以在技术上进行多种连动以及驱动，并且各实施例对于彼此可以独立实施，或者也可以以关联关系一并实施。

下面，参照随附的附图，对根据本发明的一实施例的复合式集尘装置进行说明。

参照图1，根据本发明的一实施例的复合式集尘装置100包括：主体110、吸入部120、惯性集尘部130、电集尘部140以及排出部150。

主体110以向前后方两侧敞开的中空的形状形成。外部空气通过主体110的空气入口111流入主体110内部，经过主体110内部通过相反侧空气出口112而流出。

主体110固定在车辆(未图示)的外部。此时，主体110的空气入口111和空气出口112所敞开的方向可以与车辆的行驶方向平行地配置，以能够使外部空气通过车辆的移动自然地流入主体110内侧。另外，考虑到车辆行驶时从地面产生较多灰尘，优选主体110被安装在车辆下部。但配置主体110的位置不限于此，可以按照所要捕集的灰尘的产生类型来配置在车辆的多种位置。

通过空气入口111流入主体110内侧的空气经过吸入部120。吸入部120被形成为随着从空气入口111朝向集尘部130，剖面面积减少，由此增加所流入的空气的速度。据此，由于主体110内部的流动阻力，与自由流动的情况相比，能够缓解流入主体110内部的空气的流速的降低。

这种吸入部120可以被形成为内部空间的相对于空气出入方向的垂直剖面面积随着朝向内侧逐渐减小。例如，在主体110附着在车辆下部的情况下，可以被形成为主体110的空气入口111侧的下部向下方张开。据此，能够将外部空气的流动集中吸入并进行加速。这样，吸入部120增加经过空气入口111的空气的流量及流速，从而提高集尘性能。另一方面，虽然空气入口111的大小越大，所吸入的空气的流量越多，但由于在集尘装置100附着在车辆的下部的情况下不能与地面接触，所以优选考虑这一点设计吸入部120。

经过吸入部120的空气向惯性集尘部130移动。惯性集尘部130被构成为搅乱通过行驶风而自然地流入主体110内部的空气的流动方向。据此，使包含在空气中的灰尘无法跟随空气的流动，由此捕集灰尘。

上述惯性集尘部130由于利用列车的行驶风，所以优选为使流动阻力最小化的方式。作为这种能够应用于惯性集尘部130的惯性集尘方式有百叶窗(louver)方式、挡板(baffle)方式、气旋(cyclone)方式等。

首先，根据本发明的一实施例的百叶窗式惯性集尘部将空气中的灰尘向一侧引导，挡住流路而进行集尘。

参照图2，惯性集尘部130包括：多个叶片132，叶片132相对于从吸入部120流入的空气的流入方向构成规定角度地倾斜配置；以及集尘桶133，集尘桶133向吸入部120侧局部敞开，供与叶片132碰撞的灰尘随着空气流动流入其中。

叶片132以其上表面与空气流入方向面对的方式倾斜配置。叶片132从吸入部120向集尘桶133的方向依次分隔配置。另外，叶片132可以被配置为，从吸入部120观察时，空气所碰撞的叶片132的上表面不被配置在紧前侧的叶片132遮住。即，各个叶片132可以被设置成串联排列，位于前侧的叶片132的上端高于位于后侧的叶片132的下端。另外，叶片132被配置至到达惯性集尘部130所被配置的主体110的上侧内壁之前的位置。这样，防止空气与叶片132无碰撞地向叶片132之间流出，由此能够提高惯性集尘部130的集尘效率。

包含在流入惯性集尘部130的空气中的灰尘中的一部分(用虚线示出)无法跟随空气的流动(用箭头示出)而与叶片132碰撞。叶片132以其角度相对于流入方向具有锐角的方式倾斜，因此与前侧的叶片132相碰的粒子向后侧的叶片132移动而再次发生碰撞。通过重复这种过程，最终灰尘进入集尘桶133内部。另一方面，叶片132所配置的角度及间隔不限于图示的情况，可以考虑所要收集的灰尘的大小、重量、流动的速度等而适当选定。

集尘桶133在最后一个叶片132的后方被配置为入口朝向空气流入方向。若空气流入集尘桶133内部，则包含在空气中的灰尘失去惯性力而堆积在内壁。为了防止被捕集的灰尘再次飞扬，优选集尘桶133被形成为其剖面具有钩状。

另一方面，如图所示，也可以是多个惯性集尘部130沿与流入方向垂直的方向并排排列。据此，在各个惯性集尘部130同时实现集尘，由此能够增加集尘效率。

根据本发明的第二实施例的挡板式惯性集尘部中，流路被形成为使空气以锯齿形移动，从而对灰尘进行集尘。

参照图3，惯性集尘部230包括多个副过滤器232，副过滤器232包括相互对置的两个隔壁233、以及将两个隔壁233的一侧端部相互连结的阻断壁234。多个副过滤器232被配置为与阻断壁234对置地敞开的开口部相互对置。另外，两个隔壁233中的一个隔壁233插入于另一个副过滤器232的开口部而形成流路f。

流入惯性集尘部230的空气无法向原流动方向行进，而是被与之对置的阻断壁234所阻挡。包含在空气中的灰尘会与阻断壁234发生碰撞。此时，空气其流动方向被转换为相反方向，并流向对置的两个副过滤器232的隔壁233之间。之后，空气会被吸入部120侧副过滤器232的阻断壁234再次阻挡。另外，包含在空气中的灰尘会再一次与阻断壁234发生碰撞。结果，空气其流动方向被转换为与初始流入方向相同而向惯性集尘部230外侧流出。

这样，空气在经过惯性集尘部230的期间，其流动方向被数次转换为相反方向，在该过程中，惯性力相对大的灰尘无法跟随流动而与阻断壁234发生碰撞，由此被惯性集尘部230捕集。因此，在空气通过流路f移动的期间，与阻断壁234碰撞的灰尘相互凝聚而大小变大，从而从阻断壁234掉下来后因重力下落。

由于惯性脱离流动线路而与阻断壁234发生碰撞的灰尘，从集尘板235掉落而被捕集，堆积在集尘板235的灰尘被飞扬防止台236阻挡，从而不会由于流动而再次飞扬。

另一方面，上述的惯性集尘部230的剖面形状、排列方向、副过滤器232的个数并不限于图示的情况，不仅可以具有圆形的剖面形状，还可以具有有棱角的剖面形状，不仅可以向横向排列，还可以向纵向排列，并且可以具备更少数量或更多数量的副过滤器232。

本发明的第三实施例所涉及的气旋式惯性集尘部为气旋结构，由此将空气中的灰尘向外侧引导而排出。

参照图4，惯性集尘部330具备气旋躯体331、气旋翼部332以及气旋集尘桶333。

气旋躯体331具有吸入部120侧宽度小并随着朝向空气出口112侧宽度逐渐增大的流线型的形状。据此，能够不大幅增加流动阻力地使空气流动沿着气旋躯体331的外壁面向主体110壁面侧被引导。气旋躯体331的长度、角度等可以考虑由气旋躯体331引起的流动阻力和由该流动阻力引起的流速变化的集尘效率而适当选定。

气旋翼部332从气旋躯体331的外壁向外侧突出。通过被形成为相对于流入方向呈螺旋形的气旋翼部332，空气流动相对于螺旋轴旋转地行进。原本沿流入方向行进的空气流动由于气旋翼部332而相对于流入方向具有垂直方向上的旋转成分。因此，随着流速有所变慢并具有垂直成分，空气中的灰尘能够流入在主体110的内壁凹陷形成的气旋集尘桶333流入而失去惯性，从而被捕集。即，进入吸入部120的空气中的灰尘随着气旋翼部332旋转，通过惯性被引导至壁面而被气旋集尘桶333捕集。

气旋翼部332从气旋躯体331突出的长度、气旋翼部332的螺旋角度，以流速按照不会大幅度减少流动阻力并能够使空气中的灰尘被气旋集尘桶333捕集的速度减少的方式适当选定。虽然未图示，但优选另行具备飞扬防止台，该飞扬防止台防止被气旋集尘桶333捕集的灰尘由于空气流动再次飞扬。

如图7所示，上述的各个实施例中的惯性集尘部130、230、330中，灰尘的惯性越大，集尘效率越增加，因此有利于高速行驶条件下的集尘。尤其，惯性集尘部130、230、330中，经过空气入口111的空气的流速越快，其集尘效率越高。

另一方面，惯性集尘部除上述方式之外，还可以采用能够利用灰尘的惯性来切断流动或者引导流动而进行集尘的多种集尘方式。另外，虽然未图示，但各个实施例所涉及的惯性集尘部串联结合而配置，由此能够进一步增加集尘效率。

再次参照图1，经过惯性集尘部130的空气向电集尘部140移动。电集尘部140使空气中灰尘带电而形成电场，由此使包含在空气中的灰尘无法跟随空气的流动，从而捕集灰尘。

首先，参照图5a及图5b，本实施例的电集尘部140具备放电线141或者放电板144、以及电集尘板142。放电线141或者放电板144与阴极或阳极连结而产生阴离子或者阳离子，从而使空气中的灰尘带电。电集尘板142被接地。

在相邻的电集尘板142之间可以夹设有多个放电板144。在放电板144可以具备多个放电电极(未图示)。另一方面，可以选择性地使用放电线141和放电板144。通过在放电板144的表面形成锯齿或者锥子形状的突出部或者孔隙，由此具备多个放电电极。

在电集尘部140可以具备多个放电线141。多个放电线141相对于流入方向垂直地被设置，此时，各放电线141可以沿流入方向隔开一定间隔而分隔配置。多个放电线141的个数、配置方向及间隔并不限于图示的情况，可以考虑相对于空气流动的集尘效率而适当选定。

放电线141或者放电板144位于对置的两个电集尘板142的中间。电集尘板142可以被配置为朝向与流入方向平行的方向。在被接地的电集尘板142与放电线141之间形成电场。带电的灰尘向电集尘板142移动而被捕集。

另一方面，可以是多个电集尘板142相对于流入方向并排排列。此时，放电线141或者放电板144配置在每个相邻的两个电集尘板142之间。

参照图6a及图6b，根据本发明的第二实施例的电集尘部240具备放电线241或者放电板244、电集尘板242、以及接地板243。放电线241或者放电板244与阳极连结，接地板243被接地，产生阳离子而使空气中的灰尘带电。带电的灰尘向电集尘板242移动。电集尘板242与接地或者阴极和阳极交替连结，由此在电集尘板242之间形成电场。据此，带有阳离子的灰尘被与接地或者阴极连结的电集尘板242集尘。

上述的各个实施例中的电集尘部140、240中，灰尘带电，且带电的灰尘向电集尘板142、242移动耗费时间，因此灰尘在电集尘部140、240内停留的时间越增加，集尘效率也越增加。因此，如图8所示，空气的流速越慢，集尘效率越增加，电集尘部140、240有利于低速行驶条件下的集尘。

另一方面，在上述各个实施例中，电集尘部140、240通过电晕放电使空气中灰尘以单极(singlepole)带电，由此灰尘能够被施加有电场的电集尘板142、242捕集。尤其，电集尘部140、240在2.5m/s以下的流速下具有50％以上的集尘效率。

如上所述，通过将各个实施例中的惯性集尘部130、230、330和电集尘部140、240结合而串联配置，本发明在车辆以高速行驶或者以低速行驶的所有情况下均具有高集尘效率。参照图9，通过使如图7所示在高速范围内集尘效率优异的惯性集尘部130、230、330、和在低速范围内集尘效率优异的电集尘部140、240相互弥补，根据本发明的集尘效率在整体速度范围内均表现优异。

另一方面，上述的惯性集尘部130、230、330和电集尘部140、240的配置顺序不限于上述情况，电集尘部140、240也可以配置于比惯性集尘部130、230、330靠前的位置。其中，惯性集尘部130、230、330配置于电集尘部140、240的前方时，通过惯性集尘部130、230、330去除粒径相对大的灰尘后通过电集尘部140、240实现粒径相对小的灰尘的集尘，由此在能够使电集尘部140、240的清洗周期变长这一点上是优选的。

再次参照图1，经过惯性集尘部130和电集尘部140的空气流动能够经过排出部150向外部释放。排出部150被构成为将主体110内部的空气强制性地向外部排出。例如，可以在排出部150具备将主体110内部的空气向外部送出的排风机(未图示)。据此，能够在速度相对低的行驶条件下也向主体110内部吸入空气，能够维持集尘效率。尤其，通过排出部150，能够在车辆处于停止状态或者0.5m/s以下的低速行驶时，将空气强制性地向主体110内部吸引。

在一实施例中，如图10所示，可以根据时间选定相对于车辆的运行速度变化的流入空气入口111的空气的速度模式。此时，在速度相对快的a区间中，惯性集尘部130的集尘效率比电集尘部140的集尘效率高，因此实现主要基于惯性集尘部130的集尘。在速度相对慢的b区间中，电集尘部140的集尘效率比惯性集尘部130的集尘效率高，因此能够主要在电集尘部140中活跃地实现集尘。另一方面，在a区间与b区间重叠的部分，惯性集尘部130和电集尘部140的集尘效率相似，从而基于各个集尘部的集尘能够相互弥补。在车辆速度非常慢而使处理流量少的c区间中，通过排风机维持一定的流量，由此能够增加集尘效率而继续顺利进行集尘。

另一方面，虽然未图示，但上述的本发明也可以由对称结构构成。例如，车辆以与顺向相反的逆向行驶时，空气出口112侧成为空气入口，各个构成要素可以被配置为以排风机150为中心对称地构成。据此，能够在车辆的所有行驶方向上实现灰尘捕集。

以上，参照附图对本发明的实施例进行了更详细的说明，但是本发明并非一定局限于这些实施例，在不脱离本发明的技术构思的范围内可以以多种方式变形实施。因此，在本发明中公开的实施例不是为了限定本发明的技术构思而是为了对其进行说明，并不通过这些实施例来限定本发明的技术构思的范围。因此，应理解在上文中记载的实施例在所有方面都是示例性的而不是限定性的。本发明的保护范围应通过随附的权利要求书来解释，并应解释为与其在等同范围内的所有技术构思均包括在本发明权利范围内。